JP6201328B2

JP6201328B2 - アクスルハウジングおよびアクスルハウジング製造装置

Info

Publication number: JP6201328B2
Application number: JP2013021175A
Authority: JP
Inventors: 敏夫中島
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 2013-02-06
Filing date: 2013-02-06
Publication date: 2017-09-27
Anticipated expiration: 2033-02-06
Also published as: JP2014151691A

Description

本発明は、トラック等の車両に使用されるアクスルハウジングおよびアクスルハウジングの製造装置に関し、さらに詳しくは、フランジからの油漏れが防止されたアクスルハウジングおよびそのようなアクスルハウジングを製造するための装置に関する。

トラックをはじめとする大型車両の後車軸用等に、鋼板製のアクスルハウジングが用いられる。アクスルハウジングは、プロペラシャフトの先端部とディファレンシャルギア、アクスルシャフト等を収容するギアボックスとしての役割を果たすとともに、積載物等の荷重を支持する役割を果たす。

アクスルハウジングにおいては、例えば特許文献１に開示されるように、開口部にカバーとフランジが溶接され、ディファレンシャルギア等が収容される空間の内部が液密に封止されている。この空間には、ディファレンシャルギア等の部材の潤滑用に、機械油が注入される。フランジには、シール部材を介して、デフキャリアが締結される。

特開昭６３−２８１７２９号公報

アクスルハウジングにおいては、長期間を経ても注入した機械油が漏れ出さないように、フランジ面が高いシール性能を有していることが求められる。このため、フランジ面には切削加工が施され、面粗度を下げる（平滑化する）ことが図られている。切削加工は、従来一般にはフライス盤を用いて行われ、この場合には通常、図４のように、フランジ面９１の外周縁９３と内周縁９４を結ぶ多数の略円弧状の切削痕（ツールマーク）９２が不可避的に形成される。このような従来のアクスルハウジングにおいては、経年使用に伴い、フランジ部分からの機械油の漏出が起こってしまう。

本発明が解決しようとする課題は、フランジ部からの油漏れが防止されたアクスルハウジングを提供すること、およびそのようなアクスルハウジングを簡便に製造することができるアクスルハウジング製造装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明者は、従来一般のアクスルハウジングにおけるフランジ部からの油漏れの原因がフランジ面に形成された切削痕にあると考え、本発明を完成するに至った。

つまり、本発明にかかるアクスルハウジングは、車両のディファレンシャルギアを収容する胴部と、前記胴部の開口面に溶接された板状のフランジとを有し、前記フランジの表面には、同心円状または渦巻き状の切削痕が形成されていることを要旨とする。

また、本発明にかかるアクスルハウジング製造装置は、車両のディファレンシャルギアを収容する胴部と、前記胴部の開口面に溶接された板状のフランジとを有するアクスルハウジングの前記フランジの表面を切削するためのアクスルハウジング製造装置において、前記フランジの表面に垂直な軸上に配置された第一のラックと、前記フランジの表面に平行に配置された第二のラックと、前記第一のラックおよび第二のラックと噛合するピニオンギアと、前記第二のラックに固定され、前記フランジの表面に切削部が接触する切削工具と、を有し、前記第一のラックとピニオンギアと第二のラックは、前記第一のラックの中心軸の周りに、一体的に回転可能であることを要旨とする。

上記発明にかかるアクスルハウジングによると、フランジの表面に同心円状の切削痕が形成されている場合には、フランジ面の外周縁と内周縁とをつなぐ切削痕が存在しない。また、渦巻き状の切削痕が形成されている場合には、フランジ面の外周縁と内周縁が切削痕によってつながっていないか、または１本の連続した切削痕によってつながるのみである。そのため、切削痕を介した機械油の漏出が起こりにくい。

上記発明にかかるアクスルハウジング製造装置によると、フランジ表面に同心円状または渦巻き状の切削痕を形成しながら、フランジ表面を切削する工程を簡便に行うことができる。これにより、機械油の漏出が防止されたアクスルハウジングを簡便に製造することができる。

本発明の一実施形態にかかるアクスルハウジングを示す概略斜視図である。上記アクスルハウジングのフランジの構造を強調した斜視図である。フランジ面の切削痕を示す概略平面図であり、（ａ）は同心円状の切削痕、（ｂ）は渦巻き状の切削痕を示している。従来一般のアクスルハウジングにおけるフランジ面の切削痕を示す概略平面図である。本発明の一実施形態にかかるアクスルハウジング製造装置を示す概略斜視図である。

以下、本発明の一実施形態にかかるアクスルハウジングおよびアクスルハウジング製造装置について、図面を用いて詳細に説明する。

図１に本発明の一実施形態にかかるアクスルハウジング１の概略を示す。アクスルハウジング１は、トラック等の大型車両の後車軸用等に用いられ、ディファレンシャルギア等を収容するギアボックスとして機能するとともに、車両積載物等の荷重を支持する役割を果たす。

アクスルハウジング１の本体部１０は、トランスミッションから動力を伝達するプロペラシャフトの先端部とディファレンシャルギア等を収容する胴部１１を中央に有する。胴部１１は、鋼板が半筒形（断面略Ｕ字形または断面略コの字形）に曲げられ、略円環状に膨出形成されている。

胴部１１の両端部には、中空の筒状部１２が形成されている。筒状部１２には、アクスルシャフトが挿通される。また、胴部１１と筒状部１２の間に形成されている空隙部には、略三角形板状の三角板１３が取付けられている。

アクスルハウジング１の筒状部１２の先端には、図示しないが、チューブ状の構造を有するチューブエンドが同軸状に取り付けられる。チューブエンドは、ホイールベアリングを支持し、アクスルシャフトからの動力をホイールに伝達する役割を果たす。

胴部１１は略円環形の開口面１１ａ、１１ｂを有する。一方の開口面１１ａには、ドーム状のカバー２０が溶接されている。他方の開口面１１ｂには、略円環形状を有する板状のフランジ３０が溶接されている。車両の後車軸部に使用されるアクスルハウジング１の場合、車両の進行方向に対して、カバー２０が溶接されている側が後方、フランジ３０が溶接されている側が前方となるように、車両に組み付けられる。

フランジ３０にはねじ穴（不図示）が形成され、ディファレンシャルギアを回転可能に支持するケース状のデフキャリアが締結固定される。デフキャリアの取り付けに際し、フランジ３０の表面（フランジ面）３１には、硬化性を有するペースト状のシール材（不図示）が塗布される。シール材は、時間が経過すると固化し、フランジ３０とデフキャリアの間を液密に封止する。

これにより、胴部１１とカバー２０、フランジ３０、デフキャリアに囲まれて、液密に保たれた空間が形成される。この空間の内部には、機械油が注入され、ディファレンシャルギア等の部品の動作のための潤滑油として機能する。なお、胴部１１には、補修点検時などにこの機械油を抜くためのドレイン穴１４が形成されている。

本実施形態にかかるアクスルハウジング１は、フランジ３０の構成に特徴を有する。具体的には、フランジ面３１に形成された切削痕（ツールマーク）の形状に特徴を有する。切削痕はごく浅いものであり、図１に示したようなスケールで視認されるものではないが、切削痕の形状を強調したものを、図２および図３（ａ）に模式的に示す。なお、分かり易いように、図２および図３では、切削痕の密度を、実際よりも低くして示してある。

本アクスルハウジング１のフランジ面３１には、フランジ面３１の中心（重心）を中心とする複数の同心円状の切削痕３２ａが形成されている。これにより、アクスルハウジングの経年使用中に、フランジ面３１から機械油が漏出することが防止される。

アクスルハウジングにおいては、内部に注入された機械油を液密に保持する必要性から、フランジ面に高い平滑性が求められる。そのため、従来から、平滑度の高いフランジ面を得るべく、フランジ面には切削加工が施されている。しかしながら、切削工具を用いて切削加工を行うかぎり、理想的に平滑なフランジ面を得ることはできず、不可避的に、切削痕が形成される。

従来一般のアクスルハウジングにおいては、フライス盤を用いてこの切削加工を行っており、図４のように、フランジ面９１の外周縁９３と内周縁９４を結ぶ略円弧状の切削痕９２が多数形成される。この場合、アクスルハウジングの経年使用に伴って、フランジ面９１からの機械油の漏出が高確率で起こっていた。これは、フランジ面９１上に塗布されたシール材が経年劣化すると、シール材とフランジ面９１の間に隙間が生じ、胴部内に注入された機械油が切削痕９２を経路として伝い、内周縁９４側から外周縁９３側へと流出することによると考えられる。

これに対し、本実施形態にかかるアクスルハウジング１においては、フランジ面３１上に、多数の同心円よりなる同心円状の切削痕３２ａが形成されている。この場合、上記従来のアクスルハウジングにおける切削痕９２とは異なり、切削痕３２ａを形成する各同心円は閉じた曲線となっており、フランジ面３１の外周縁３３にも内周縁３４にも接続されていない。つまり、フランジ面３１の外周縁３３と内周縁３４が切削痕によって結ばれる経路が存在しない。また、複数の同心円の間を相互に結ぶ経路も存在しない。このようなフランジ面３１の表面にシール材を塗布すると、シール材が経年劣化して、シール材とフランジ面３１の間に隙間が生じた場合でも、胴部１１内の機械油がフランジ面３１の内周縁３４側から外周縁側３３に流出可能な経路は形成されず、機械油が外周縁３３側に流出することが阻止される。仮に、内周縁３４に近いフランジ面３１の比較的内側の位置まで機械油が漏出したとしても、その機械油が外周縁３３まで到達することができる経路が存在せず、油は容易にはフランジ３０の外にまで漏出できない。このように、切削痕３２ａの形状の効果により、フランジ面３１からの機械油の漏出を、高確度に防止することができる。

また、別の機械油の漏出を防止できる実施形態として、フランジ面３１上に同心円状の切削痕３２ａを形成する代わりに、図３（ｂ）のように、フランジ面３１の中心（重心）を中心とした、渦巻き状の切削痕３２ｂを形成する形態を示すことができる。切削痕３２ｂの形状以外の構成は、上記実施形態におけるアクスルハウジング１と同様である。

渦巻き状の切削痕３２ｂの場合、切削痕３２ｂの始点３２ｂ１および終点３２ｂ２は、それぞれフランジ面３１の内周縁３４および外周縁３３に接続されていなくても、されていても構わない。接続されていない場合は、同心円状の切削痕３２ａの場合と同様に、内周縁３４と外周縁３３を切削痕によって結ぶ経路が存在せず、機械油の漏出を阻止することができる。また、図４（ｂ）に示したように、始点３２ｂ１および終点３２ｂ２が内周縁３４および外周縁３３に接続されている場合には、内周縁３４と外周縁３３が１本の切削痕３２ｂによって結ばれることになる。しかし、従来のアクスルハウジングにおいては、切削痕９２が、内周縁９４と外周縁９３を短距離で結んで多数形成されているのに対し、本実施形態においては、内周縁３４と外周縁３３とが１本の切削痕３２ｂで結ばれるだけであり、しかもこの切削痕３２ｂに沿った経路は、切削痕９２の場合に比べてかなり長い。よって、シール材の経年劣化によって、切削痕３２ｂの始点３２ｂ１近傍の部位に機械油が浸入したとしても、その機械油が長い切削痕３２ｂを通って終点３２ｂ２の位置まで到達することは容易には起こらない。よって、従来のような切削痕９２が形成されている場合に比べ、機械油の漏出を高確度に防止することができる。

このように、切削痕が同心円状または渦巻き状に形成されていることにより、機械油の漏出を効果的に防止することができる。同心円の密度、および渦巻きを構成する線の密度を高くするほど、機械油漏出を防止する性能が高まる。フランジ面３１の面粗度を、ＪＩＳＢ００３１に規定される仕上げ記号で▽▽以下とすれば、油漏れ防止の効果を一層高めることができる。

機械油の漏出は、フランジ面３１の面粗度が低いほど（平滑性が高いほど）高確度で防止されるので、フランジ面３１を砥石等の研削工具を用いて平滑化する場合に、最も確実に防止することができる。しかし、アクスルハウジングのような大型の部材に研削を用いることは、工程の煩雑さおよびコストの観点から現実的ではない。一方で、上記２つの実施形態によれば、比較的容易でコストも低い切削という方法を用いて、機械油の漏出を効果的に防止することができる。

上記のような同心円状または渦巻き状の切削痕３２ａ、３２ｂを有するフランジ面３１は、いかなる切削方法を用いて形成されてもよいが、以下に示すような切削装置（アクスルハウジング製造装置）４０を使用すれば、簡便に形成することができる。

切削装置４０の構成を図５に示す。切削装置４０は、被削面（フランジ面３１）に垂直に配置された垂直ラック（第一のラック）４１と、被削面４１と平行に配置された平行ラック（第二のラック）４２と、垂直ラック４１および平行ラック４２の両方に噛合するピニオンギア４３を有する。平行ラック４２は、板状のバイトホルダ４４と一体的に形成されている。そして、バイトホルダ４４の先端部には、被削面に向かって垂直に突出して、例えばバイト４５のような切削工具が突出している。バイト４５は、バイトホルダ４４を介して平行ラック４２に対して固定されている。

垂直ラック４１は、垂直方向に上下運動可能であり、この上下運動は、例えば、垂直ラック４１の上端に結合されたピストン（不図示）によって駆動される。また、垂直ラック４１、平行ラック４２、ピニオンギア４３、バイトホルダ４４は、収容軸４６に内包され、一体的に（同じ回転速度で）垂直ラック４１の中心軸Ａの周りに回転可能となっている。この回転運動は、例えば収容軸４６に結合されたモータ（不図示）によって駆動することができる。

このような構成を有する切削装置４０において、垂直ラック４１を垂直方向下方Ｄ１に移動させる運動を駆動すると、垂直ラック４１と噛合するピニオンギア４３の後方（バイト４５から垂直ラック４１へ向かう方向）Ｄ２への回転が駆動される。すると、ピニオンギア４３と噛合する平行ラック４２と一体化されたバイトホルダ４４が前方（バイト４５が取り付けられた方向）Ｄ３へ移動する。つまり、垂直ラック４１の下方Ｄ１への運動によって、バイト４５の前方Ｄ３への運動が駆動される。

切削装置４０を用いてアクスルハウジング１のフランジ面３１を加工するに際し、垂直ラック４１の中心軸Ａの延長線上にフランジ面３１の中心が位置するようにアクスルハウジング１を配置すればよい。そして、バイト４５を、切削痕の始点となるべきフランジ面３１の内周縁３４近傍の位置に配置し、垂直ラック４１の下方Ｄ１への運動と、収容軸４６の方向Ｄ４への回転運動による垂直ラック４１、平行ラック４２、ピニオンギア４３およびバイトホルダ４４の回転を駆動すれば、同心円状の切削痕３２ａまたは渦巻き状の切削痕３２ｂを形成しながらフランジ面３１を切削することができる。

同心円状の切削痕３２ａを形成するためには、垂直ラック４１の下方Ｄ１への運動を停止させた状態で収容軸４６をＤ４方向に１回転させ、その後垂直ラック４１をある距離だけ下方Ｄ１へ移動させるというように、垂直ラック４１の下方Ｄ１への運動と収容軸４６の回転運動を交互に繰り返せばよい。一度に垂直ラック４１を移動させる距離を調整することで、切削痕３２ａを構成する同心円の間隔を制御することができる。

渦巻き状の切削痕３２ｂを形成するためには、垂直ラック４１の下方Ｄ１への運動と収容軸４６の回転運動を、同時に、連続的に駆動すればよい。２つの運動の速度比を調節することで、渦巻き状の切削痕３２ｂを構成する線の間隔を制御することができる。

このように、切削装置４０を用いれば、垂直ラック４１の直線運動および収容軸４６の回転運動を駆動するだけで、同心円状の切削痕３２ａまたは渦巻き状の切削痕３２ｂを有するフランジ面３１を得ることができる。また、垂直ラック４１の直線運動の駆動方式を変更するだけで、同一の切削装置４０を用いて、同心円状の切削痕３２ａと渦巻き状の切削痕３２ｂの両者を作り分けることができる。

同心円状の切削痕３２ａと渦巻き状の切削痕３２ｂとを比較すると、上述したように、機械油の漏出をより高確度に防止するという点においては、フランジ面３１の外周縁３３と内周縁３４を結ぶ切削痕が存在せず、円形の各切削痕の間も結ばれていない同心円状の切削痕３２ａを形成する構成の方が好適である。一方、切削装置４０を用いた加工の簡便性という観点においては、垂直ラック４１の運動の停止および駆動を収容軸４６の運動と関連させて制御する必要のない渦巻き状の切削痕３２ｂの方が優れている。要求される機械油の漏れ防止の程度と加工の簡便性を勘案して、いずれかの形態を選択すればよい。

なお、切削装置４０は、独立した装置として形成されてもよいし、後述するアクスルハウジング１の全長加工等、他の工程を実行するための装置と複合された加工装置として形成されてもよい。アクスルハウジング１の製造工程全体の効率化のためには、他の装置と複合することが好適である。

次に、上記のようなフランジ面３１の切削工程を含むアクスルハウジング１の製造工程の全体を簡単に説明する。

アクスルハウジング１の本体部１０は、鋼板をプレス加工等して得た２つの本体部材を主体として形成される。本体部材は、半筒形（断面略Ｕ字形または断面略コの字形）で、中央部に胴部１１となる膨出部３０ａを形成するように鋼板を曲げて形成される。次に、２つの本体部材を相互に突き合わせて溶接し、さらに胴部１１となる箇所と筒状部１２となる箇所の間の空隙に、別途形成した三角板１３を溶接し、本体部１０とする。

この後、本体部１０の筒状部１２に据え込み加工を施すことが好ましい。つまり、筒状部１２の先端部を加熱しながら、プレス等の手法によって加熱された部分を外側から叩くように押し込み、筒状部１２の先端部の肉厚を大きくする。その上で、筒状部１２の先端部の内周面の黒皮（酸化被膜）を除去すれば、筒状部１２の先端の肉厚を確保することができ、チューブエンドとの接合部において、高い機械的強度を得られる。

次いで、胴部１１の開口面１１ａにカバー２０を溶接するとともに、開口面１１ｂにフランジ３０を溶接する。さらに、上で説明したように、フランジ３０にフランジ面３１に対して切削加工を行い、同心円状または渦巻き状の切削痕３２ａ、３２ｂを形成する。

フランジ面３１の切削加工の後、フランジ３０にデフキャリアを締結するためのねじ穴を形成する。さらに、本体部１０全体の歪みや形状を微調整する全長加工や、チューブエンドの取り付け等の工程を経て、最終的なアクスルハウジングが完成される。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。例えば、加工の順序等、製造方法における詳細は、適宜変更してもよい。また、本発明は、アクスルハウジングおよびその製造装置に関するものであるが、上記切削装置は、流体の漏出の防止が要求される種々の平板状部材の加工に転用することができる。

１アクスルハウジング
１０本体
１１胴部
１１ａ、１１ｂ開口面
１２筒状部
１３三角板
１４ドレイン穴
３０フランジ
３１フランジ面
３２ａ、３２ｂ切削痕
３３外周縁
３４内周縁
４０切削装置
４１垂直ラック（第一のラック）
４２平行ラック（第二のラック）
４３ピニオンギア
４４バイトホルダ
４５バイト（切削工具）
４６収容軸

Claims

車両のディファレンシャルギアを収容する胴部と、前記胴部の開口面に溶接された板状のフランジとを有するアクスルハウジングの前記フランジの表面を切削するためのアクスルハウジング製造装置において、
前記フランジの表面に垂直な軸上に配置された第一のラックと、前記フランジの表面に平行に配置された第二のラックと、前記第一のラックおよび第二のラックと噛合するピニオンギアと、前記第二のラックに固定され、前記フランジの表面に切削部が接触する切削工具と、を有し、
前記第一のラックとピニオンギアと第二のラックは、前記第一のラックの中心軸の周りに、一体的に回転可能であることを特徴とするアクスルハウジング製造装置。